JPWO2016159136A1 - 被めっき層形成用組成物、被めっき層前駆体層付きフィルム、パターン状被めっき層付きフィルム、導電性フィルム、タッチパネル - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、基板との密着性に優れ、エネルギーに光を使用する場合、好感度で密着性向上を達成しうる低温プロセス適正に優れた導電膜の形成方法として、「(a)有機樹脂基板上に、ラジカル重合性化合物と、熱硬化性樹脂とを含有し、70℃におけるゲル化時間が60分以下の熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂層(樹脂層A)を形成する工程、(b)無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有する樹脂と、ラジカル発生剤と、ラジカル重合性化合物と、を含有し、無電解めっき触媒またはその前駆体を吸着しうる樹脂層(樹脂層B)を形成する工程、(c)無電解めっき触媒またはその前駆体を吸着しうる層(樹脂層B)に、無電解めっき触媒またはその前駆体を付与する工程、及び、(d)無電解めっきを行い、無電解めっき膜を形成する工程、を含む導電膜の形成方法。」が記載されている。
本発明者は、特許文献1の樹脂層Bを参考にパターン状被めっき層を有する導電膜(すなわち、パターン状被めっき層表面に金属めっきを析出させて金属層を形成したフィルム)を作製したところ、パターン状被めっき層と金属層との密着性が昨今の要求レベルに対して不十分となる場合があることが明らかになった。また、パターン状被めっき層上に形成された金属層は膜厚が薄いことから抵抗値が高く、その導電性についても更なる改善が必要であることが明らかとなった。
また、この被めっき層形成用組成物を用いた被めっき層前駆体層付きフィルム、パターン状被めっき層付きフィルム、導電性フィルムおよびタッチパネルを提供することを目的とする。
すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーと、
単官能モノマーと、
重合開始剤と、
を含む、被めっき層形成用組成物。
(2) 上記ポリマーが、カルボン酸基またはスルホン酸基を含む繰り返し単位を有する、(1)に記載の被めっき層形成用組成物。
(3) 上記ポリマーがポリ(メタ)アクリル酸である、(1)または(2)に記載の被めっき層形成用組成物。
(4) 上記多官能モノマーおよび上記単官能モノマーの少なくともいずれか一方が(メタ)アクリルアミド基を有する、(1)〜(3)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物。
(5) 上記単官能モノマーが、下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む、(1)〜(4)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物。
R0は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、R1は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルキル基、または、エーテル基、カルボニル基、カルボキシル基およびヒドロキシ基から選ばれる置換基を部分的に有する炭化水素鎖を表す。
(6) 上記多官能モノマーが4官能(メタ)アクリルアミドを少なくとも含む、(1)〜(5)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物。
(7) 上記単官能モノマーの含有量が、上記多官能モノマー100質量部に対して10〜100000質量部である、(1)〜(6)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物。
(8) 上記多官能モノマーおよび上記単官能モノマーの総含有量が、上記ポリマー100質量部に対して10〜1000質量部である、(1)〜(7)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物。
(9) 基板と、上記基板上に(1)〜(8)のいずれかに記載の被めっき層形成用組成物により形成された被めっき層前駆体層と、を有する被めっき層前駆体層付きフィルム。
(10) 上記基板と上記被めっき層前駆体層との間にプライマー層を有する、(9)に記載の被めっき層前駆体層付きフィルム。
(11) (9)または(10)に記載の被めっき層前駆体層付きフィルムにおける上記被めっき層前駆体層をエネルギー付与によりパターン状に硬化してパターン状被めっき層を形成した、パターン状被めっき層付きフィルム。
(12) (11)に記載のパターン状被めっき層付きフィルムの上記パターン状被めっき層上に金属層を積層してなる、導電性フィルム。
(13) (12)に記載の導電性フィルムを含む、タッチパネル。
また、本発明は、この被めっき層形成用組成物を用いた被めっき層前駆体層付きフィルム、パターン状被めっき層付きフィルム、導電性フィルムおよびタッチパネルを提供することができる。
本発明の被めっき層形成用組成物は、パターン状被めっき層の被膜形成成分として、金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーと、2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーと、さらに単官能モノマーとを併用することに特徴がある。
より具体的には、被膜形成成分中に単官能モノマーを混在させることで、2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーにより形成される架橋点間距離が広がり、空隙の多い疎な被膜を形成することができる。めっき処理において、上記空隙にめっき液または触媒液が浸透することにより、パターン状被めっき層の深部から金属めっきが析出し、これにより金属層の膜の厚みを大きくすることができる。すなわち、金属層の抵抗を小さいものとすることができる。一方、空隙によるアンカー効果により、パターン状被めっき層と金属層との密着性も向上させることができる。
また、上記被めっき層形成用組成物は、上述した通り、単官能モノマーによって2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーによる架橋点間距離を広げているため、硬化の際の硬化収縮が生じにくいという利点も有する。特許文献1に記載されるような単官能モノマーを配合しない被めっき層形成用組成物でパターン状被めっき層を形成すると、硬化収縮によってせん断ひずみが大きいものとなる。このようなパターン状被めっき層上にめっき処理により金属層を形成すると、基板界面での剥離およびパターン状被めっき層の凝集破壊を生じやすい傾向にある。これに対し、本発明による被めっき層形成用組成物は、硬化収縮が生じにくく、基板界面での剥離およびパターン状被めっき層の凝集破壊が抑制されている。
また、本発明の被めっき層形成用組成物を使用すれば、パターン状被めっき層を形成する際に、非露光部(画像部)の現像液に対する耐溶解性と、露光部(非画像部)の溶解性との間の差(現像ディスクリ)が充分であり、より高品位な細線を描画可能である。
以下、まず、本発明の被めっき層形成用組成物に含まれ得る成分について詳述する。
被めっき層形成用組成物は、金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーを含む。
なお、「非重合性ポリマー」とは、ポリマー中に重合性官能基を実質的に有さないことを意図し、重合性官能基は、ポリマー全質量中において0.1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、0質量%である。重合性官能基の定義は、後述する2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーの重合性官能基と同義である。
相互作用性基としてより具体的には、アミノ基、アミド基、イミド基、ウレア基、3級のアミノ基、アンモニウム基、アミジノ基、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール基、イミダゾール基、ベンズイミダゾール基、キノリン基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、ナゾリン基、キノキサリン基、プリン基、トリアジン基、ピペリジン基、ピペラジン基、ピロリジン基、ピラゾール基、アニリン基、アルキルアミン構造を含む基、イソシアヌル構造を含む基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、シアノ基、および、シアネート基などの含窒素官能基;エーテル基、ヒドロキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、カルボン酸基、カーボネート基、カルボニル基、エステル基、N−オキシド構造を含む基、S−オキシド構造を含む基、および、N−ヒドロキシ構造を含む基などの含酸素官能基;チオフェン基、チオール基、チオウレア基、チオシアヌール酸基、ベンズチアゾール基、メルカプトトリアジン基、チオエーテル基、チオキシ基、スルホキシド基、スルホン基、サルファイト基、スルホキシイミン構造を含む基、スルホキシニウム塩構造を含む基、スルホン酸基、および、スルホン酸エステル構造を含む基などの含硫黄官能基;ホスフォート基、ホスフォロアミド基、ホスフィン基、および、リン酸エステル構造を含む基などの含リン官能基;塩素、および、臭素などのハロゲン原子を含む基などが挙げられ、塩構造をとりうる官能基においてはそれらの塩も使用することができる。
なかでも、極性が高く、めっき触媒またはその前駆体などへの吸着能が高いことから、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、およびボロン酸基などのイオン性極性基、エーテル基、またはシアノ基が特に好ましい。また、めっき触媒またはその前駆体などへの吸着能と同時に現像性を付与できるという観点から、カルボン酸基(カルボキシル基)またはスルホン酸基がさらに好ましく、適度な酸性(他の官能基を分解しない)という点からカルボン酸基が好ましい。
また、ポリマー中に相互作用性基が2種以上含まれていてもよい。
2価の有機基としては、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8。例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などのアルキレン基)、置換若しくは無置換の2価の芳香族炭化水素基(好ましくは炭素数6〜12。例えば、フェニレン基)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基(好ましくは炭素数1〜8))、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など)などが挙げられる。
なお、ポリマーには上記繰り返し単位(A)以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよく、例えば、相互作用性基を含まない公知のモノマー(例えば、スチレンモノマー、オレフィンモノマー、アクリルモノマー、など)由来の繰り返し単位が挙げられる。
これらのポリマーは、公知の方法により製造することができる。
なお、GPC測定方法としてはより具体的には、対象物をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、高速GPC装置(例えば、HLC−8220GPC(東ソー株式会社製))を用いて、ポリスチレン換算で算出する事ができる。なお、GPC測定の条件は以下の通りである。
カラム:東ソー社製 TSK−GEL SuperH
カラム温度:40℃
流速:1mL/min
溶離液:THF
2個以上の重合性官能基を有する多官能モノマー(以下「多官能モノマー」とも称する。)は、2以上の重合性官能基を有していればよいが、金属層の導電特性および/または金属層の密着性がより優れる点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)で、重合性官能基の数は2〜10が好ましく、2〜6がより好ましい。
また、多官能モノマーの分子量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、150〜1000が好ましく、200〜800がより好ましい。
なお、多官能モノマーには、上述した相互作用性基が含まれていてもよい。
多官能(メタ)アクリルアミドとしては、(メタ)アクリルアミド基を2以上(好ましくは、2以上6以下)有するものであれば特に限定されない。なかでも、(メタ)アクリルアミド基を4つ有する、4官能(メタ)アクリルアミドが好ましい。
Qの価数nは、本発明の効果がより優れる点から、2以上であり、2以上6以下であることが好ましく、2以上5以下であることがより好ましく、2以上4以下であることがさらに好ましい。
Qで表されるn価の連結基としては、例えば、式(1A)で表される基、式(1B)で表される基、
但し、R2において、R2の両端に結合する酸素原子と窒素原子とがR2の同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。R2は、酸素原子と(メタ)アクリルアミド基の窒素原子とを連結する直鎖または分岐のアルキレン基であり、このアルキレン基が分岐構造をとる場合、両端の酸素原子と(メタ)アクリルアミド基の窒素原子とがアルキレン基中の同一の炭素原子に結合した、−O−C−N−構造(ヘミアミナール構造)をとることも考えられる。しかし、式(Y)で表される化合物には、このような構造の化合物は含まれない。
なお、本発明において、(メタ)アクリルアミドとは、アクリルアミドおよびメタクリルアミドの両方を含む概念である。
上記式(4)で表される4官能(メタ)アクリルアミドは、例えば、特許第5486536号公報に記載の製造方法によって製造できる。
単官能モノマーとしては、重合性官能基を1つ有する化合物であれば特に限定されない。単官能モノマーとしては、例えば、付加重合性を有する化合物としてはエチレン性不飽和結合を有する化合物、および、開環重合性を有する化合物としてはエポキシ基を有する化合物等が挙げられる。用いる単官能モノマーの分子量としては50〜400が好ましく、さらに好ましくは70〜250である。
具体的には、多官能モノマーの説明で上述した重合性官能基を1つ有する化合物が挙げられ、中でもアクリルアミド基、α-アルキル置換アクリルアミド基(α-アルキル置換アクリルアミド基としては、好ましくはメタアクリルアミド基)を有する化合物であることが好ましく、下記式(1)で表される化合物が特に好ましい。
R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、水素原子、またはメチル基が好ましい。
エーテル基、カルボニル基、カルボキシル基およびヒドロキシ基から選ばれる置換基を部分的に有する炭化水素鎖としては、例えば、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、アシルアルキル基、および、カルボキシルアルキル基が挙げられ、上述の置換基中の炭素数は含まずに炭素数1〜5であることが好ましい。
R2、R3およびR4としては、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜5のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシメチル基、または、アシルアルキル基が好ましく、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜3のアルキル基、ヒドロキシメチル基、ブトキシメチル基、または、アシルメチル基(好ましくはアセチルメチル基)がより好ましい。
被めっき層用組成物中、金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーの含有量は特に制限されないが、被めっき層形成用組成物中の全固形分100質量%に対して、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、90質量%以下が好ましい。
被めっき層形成用組成物中、単官能モノマーおよび多官能モノマーはそれぞれ複数種含まれていてもよい。この場合、相溶性に優れる組み合わせとすることが好ましい。
被めっき層形成用組成物は、重合開始剤を含む。重合開始剤が含まれることにより、露光処理の際の重合性官能基間の反応がより効率的に進行する。
重合開始剤としては特に制限はなく、公知の重合開始剤(いわゆる光重合開始剤)などを用いることができる。重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、α−アミノアルキルフェノン類、ベンゾイン類、ケトン類、チオキサントン類、ベンジル類、ベンジルケタール類、オキスムエステル類、アンソロン類、テトラメチルチウラムモノサルファイド類、ビスアシルフォスフィノキサイド類、アシルフォスフィンオキサイド類、アントラキノン類、アゾ化合物等およびその誘導体を挙げることができる。
被めっき層形成用組成物中における重合開始剤の含有量は、特に制限されないが、パターン状被めっき層の硬化性の点で、多官能モノマーおよび単官能モノマーの総含有量100質量%に対して、0.1〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。
被めっき層形成用組成物には、取扱い性の点から、溶剤が含まれることが好ましい。
使用できる溶剤は特に限定されず、例えば、水;メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール系溶剤;酢酸などの酸;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド系溶剤;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル系溶剤;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのカーボネート系溶剤;この他にも、エーテル系溶剤、グリコール系溶剤、アミン系溶剤、チオール系溶剤、および、ハロゲン系溶剤などが挙げられる。
この中でも、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、ケトン系溶剤、ニトリル系溶剤、または、カーボネート系溶剤が好ましい。
被めっき層形成用組成物中の溶剤の含有量は特に制限されないが、組成物全量に対して、50〜98質量%が好ましく、70〜98質量%がより好ましい。上記範囲内であれば、組成物の取扱い性に優れ、パターン状被めっき層の層厚の制御などがしやすい。
被めっき層形成用組成物には、他の添加剤(例えば、増感剤、硬化剤、重合禁止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、フィラー、粒子、難燃剤、界面活性剤、滑剤、および、可塑剤など)を必要に応じて添加してもよい。
以下、本発明の導電性フィルムについて詳述し、これに併せて本発明の被めっき層前駆体層付きフィルムおよびパターン状被めっき層付きフィルムについても詳述する。
本発明の導電性フィルムは、基板と、基板上に形成されたパターン状被めっき層と、めっき処理によりパターン状被めっき層表面に積層された金属層とを有する。
本発明の導電性フィルムは、下記の工程1および工程2を有する製造方法により作製することができる。
工程1:基板上に、上述した被めっき層形成用組成物により被めっき層前駆体層(塗布・乾燥した塗膜)を形成した後(基板と、基板上に形成された被めっき前駆体層と、を有するフィルムを「被めっき層前駆体層付きフィルム」と称する)、この被めっき層前駆体層をエネルギー付与によりパターン状に硬化することでパターン状被めっき層を形成する、パターン状被めっき層形成工程(工程1で得られるフィルムを「パターン状被めっき層付きフィルム」と称する)
工程2:めっき処理によりパターン状被めっき層上に金属層を形成する、金属層形成工程
以下、導電性フィルム100の製造方法を一例として、本発明の被めっき層前駆体層付きフィルム、被めっき層付きフィルムおよび導電性フィルムの製造方法並びにその材料等について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に示した態様に限られるものではない。
基板は、2つの主面を有し、後述するパターン状被めっき層を支持するものであれば、その種類は特に制限されない。基板としては、絶縁基板が好ましく、より具体的には、樹脂基板、セラミック基板、および、ガラス基板などを使用することができる。
樹脂基板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアミド、ポリアリレート、ポリオレフィン、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル、および、シクロオレフィン系樹脂などが挙げられる。なかでも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、または、ポリオレフィンが好ましい。
基板の厚み(mm)は特に制限されないが、取り扱い性および薄型化のバランスの点から、0.05〜2mmが好ましく、0.1〜1mmがより好ましい。
また、基板は、光を適切に透過することが好ましい。具体的には、基板の全光線透過率は、85〜100%であることが好ましい。
また、基板は複層構造であってもよく、例えば、その一つの層として機能性フィルムを含んでいてもよい。なお、基板自体が機能性フィルムであってもよい。特に限定はされないが、機能性フィルムの例として、偏光板、位相差フィルム、カバープラスチック、ハードコートフィルム、バリアフィルム、粘着フィルム、電磁波遮蔽フィルム、発熱フィルム、アンテナフィルム、および、タッチパネル以外のデバイス用配線フィルムなどが挙げられる。
特にタッチパネルと関係する液晶セルに用いられる機能性フィルムの具体例として、偏光板としてはNPFシリーズ(日東電工社製)またはHLC2シリーズ(サンリッツ社製)など、位相差フィルムとしてはWVフィルム(富士フイルム社製)など、カバープラスチックとしてはFAINDE(大日本印刷製)、テクノロイ(住友化学製)、ユーピロン(三菱瓦斯化学製)、シルプラス(新日鐵住金製)、ORGA(日本合成化学製)、SHORAYAL(昭和電工製)など、ハードコートフィルムとしてはHシリーズ(リンテック社製)、FHCシリーズ(東山フィルム社製)、KBフィルム(KIMOTO社製)などが使用できる。これらは、各機能性フィルムの表面上にパターン状被めっき層を形成してもよい。
また、偏光板および位相差フィルムにおいては特開2007−26426号公報に記載のようにセルローストリアセテートが用いられることがあるが、めっきプロセスに対する耐性の観点から、セルローストリアセテートをシクロオレフィン(コ)ポリマーに変えて使用することもでき、例えばゼオノア(日本ゼオン製)などが挙げられる。
工程1は、金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーと、2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーと、単官能モノマーと、重合開始剤とを含む被めっき層形成用組成物により形成された塗膜に対し、パターン状にエネルギーを付与して、パターン状被めっき層を基板上に形成する工程である。
より具体的には、まず、図2Aに示すように、基板12上に被めっき層形成用組成物の塗膜(被めっき層前駆体層に該当)30を形成してなる被めっき層前駆体層付きフィルム10を作製し、次いで、図2Bに示すように、塗膜30に対して黒矢印で示すようにパターン状にエネルギーを付与することにより重合性官能基の反応を促進させて硬化し、その後、エネルギーが付与されなかった領域を除去してパターン状被めっき層20を得る工程(図2C)である。
上記工程によって形成されるパターン状被めっき層付きフィルム50のパターン状被めっき層は、相互作用性基の機能に応じて、後述する工程2で金属イオンを吸着(付着)する。つまり、パターン状被めっき層は、金属イオンの良好な受容層として機能する。また、重合性官能基は、エネルギー付与による硬化処理によって化合物同士の結合に利用され、硬さおよび硬度に優れたパターン状被めっき層を得ることができる。
塗布法の場合に、被めっき層形成用組成物を基板上に塗布する方法は特に制限されず、公知の方法(例えば、スピンコート、ダイコート、ディップコートなど)を使用できる。
取り扱い性および製造効率の観点からは、被めっき層形成用組成物を基板上に塗布し、必要に応じて乾燥処理を行って残存する溶剤を除去して、塗膜を形成する態様が好ましい。
なお、乾燥処理の条件は特に制限されないが、生産性がより優れる点で、室温〜220℃(好ましくは50〜120℃)で、1〜30分間(好ましく1〜10分間)実施することが好ましい。
露光処理には、UV(紫外線)ランプ、および、可視光線などによる光照射等が用いられる。光源としては、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、および、カーボンアーク灯などがある。放射線としては、電子線、X線、イオンビーム、および、遠赤外線などもある。具体的な態様としては、赤外線レーザによる走査露光、キセノン放電灯などの高照度フラッシュ露光、または、赤外線ランプ露光などが好適に挙げられる。
露光時間としては、化合物の反応性および光源により異なるが、通常、10秒〜5時間の間である。露光エネルギーとしては、10〜8000mJ程度であればよく、好ましくは50〜3000mJの範囲である。
なお、上記露光処理をパターン状に実施する方法は特に制限されず、公知の方法が採用され、例えば、マスクを介して露光光を塗膜に照射すればよい。
上記除去方法は特に制限されず、使用される化合物によって適宜最適な方法が選択される。例えば、アルカリ性溶液(好ましくはpH:13.0〜13.8)を現像液として用いる方法が挙げられる。アルカリ性溶液を用いて、エネルギー未付与領域を除去する場合は、エネルギーが付与された塗膜を有する基板を溶液中に浸漬させる方法、または、その基板上に現像液を塗布する方法などが挙げられるが、浸漬する方法が好ましい。浸漬する方法の場合、浸漬時間としては生産性および作業性などの観点から、1分から30分程度が好ましい。
また、他の方法としては、使用される化合物が溶解する溶剤を現像液とし、それに浸漬する方法が挙げられる。
上記処理により形成されるパターン状被めっき層の厚みは特に制限されないが、生産性の点から、0.01〜10μmが好ましく、0.2〜5μmがより好ましく、0.3〜1.0μmが特に好ましい。
パターン状被めっき層のパターン形状は特に制限されず、後述する金属層を形成したい場所にあわせて調整され、例えば、メッシュパターンなどが挙げられる。メッシュパターンの場合、メッシュパターン内の格子(開口部)の一辺の長さWは、800μm以下が好ましく、600μm以下がより好ましく、50μm以上であることが好ましく、400μm以上であることがより好ましい。なお、格子の形状は特に制限されず、略ひし形の形状、または、多角形状(例えば、三角形、四角形、六角形)としてもよい。また、一辺の形状を直線状の他、湾曲形状でもよいし、円弧状にしてもよい。
また、パターン状被めっき層の線幅は特に制限されないが、パターン状被めっき層上に配置される金属層の低抵抗性の点から、30μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましく、9μm以下が特に好ましく、7μm以下が最も好ましく、0.5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより好ましい。
工程2は、上記工程1で形成されたパターン状被めっき層に金属イオンを付与して、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行い、パターン状被めっき層上に金属層を形成する工程である。図2Dに示すように、本工程を実施することによりパターン状被めっき層20上に金属層22が配置され、導電性フィルム100が得られる。
以下では、パターン状被めっき層に金属イオンを付与する工程(工程2−1)と、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行う工程(工程2−2)とに分けて説明する。
本工程では、まず、パターン状被めっき層に金属イオンを付与する。上述した金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマー由来の相互作用性基が、その機能に応じて、付与された金属イオンを付着(吸着)する。より具体的には、パターン状被めっき層中およびパターン状被めっき層表面上に、金属イオンが付与される。
金属イオンとは、化学反応によりめっき触媒となりうるものであり、より具体的には、還元反応によりめっき触媒である0価金属になる。本工程では、金属イオンをパターン状被めっき層へ付与した後、めっき浴(例えば、無電解めっき浴)への浸漬前に、別途還元反応により0価金属に変化させてめっき触媒としてもよいし、金属イオンのままめっき浴に浸漬し、めっき浴中の還元剤により金属(めっき触媒)に変化させてもよい。
金属イオンは、金属塩を用いてパターン状被めっき層に付与することが好ましい。使用される金属塩としては、適切な溶剤に溶解して金属イオンと塩基(陰イオン)とに解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、および、M3/n(PO4)(Mは、n価の金属原子を表す)などが挙げられる。金属イオンとしては、上記の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、例えば、Agイオン、Cuイオン、Alイオン、Niイオン、Coイオン、Feイオン、および、Pdイオンが挙げられ、中でも、多座配位可能なものが好ましく、特に、配位可能な官能基の種類数および触媒能の点で、AgイオンまたはPdイオンが好ましい。
上記溶剤としては、水または有機溶剤が適宜使用される。有機溶剤としては、パターン状被めっき層に浸透しうる溶剤が好ましく、例えば、アセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、エチレングリコールジアセテート、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、アセトフェノン、2−(1−シクロヘキセニル)シクロヘキサノン、プロピレングリコールジアセテート、トリアセチン、ジエチレングリコールジアセテート、ジオキサン、N−メチルピロリドン、ジメチルカーボネート、および、ジメチルセロソルブなどを用いることができる。
また、接触時間としては、30秒〜24時間程度であることが好ましく、1分〜1時間程度であることがより好ましい。
次に、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行う。
めっき処理の方法は特に制限されず、例えば、無電解めっき処理、または、電解めっき処理(電気めっき処理)が挙げられる。本工程では、無電解めっき処理を単独で実施してもよいし、無電解めっき処理を実施した後にさらに電解めっき処理を実施してもよい。
なお、本明細書においては、いわゆる銀鏡反応は、上記無電解めっき処理の一種として含まれる。よって、例えば、銀鏡反応などによって、付着させた金属イオンを還元させて、所望のパターン状の金属層を形成してもよく、さらにその後電解めっき処理を実施してもよい。
以下、無電解めっき処理、および、電解めっき処理の手順について詳述する。
本工程における無電解めっき処理は、例えば、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層を備える基板を、水洗して余分な金属イオンを除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行う。使用される無電解めっき浴としては、公知の無電解めっき浴を使用することができる。なお、無電解めっき浴中において、金属イオンの還元とこれに引き続き無電解めっきが行われる。
パターン状被めっき層中の金属イオンの還元は、上記のような無電解めっき液を用いる態様とは別に、触媒活性化液(還元液)を準備し、無電解めっき処理前の別工程として行うことも可能である。触媒活性化液は、金属イオンを0価金属に還元できる還元剤を溶解した液で、液全体に対する還元剤の濃度が0.1〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましい。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸などの還元剤を使用することが可能である。
浸漬の際には、攪拌または揺動を加えながら浸漬することが好ましい。
無電解めっき浴に用いられる有機溶剤としては、水に可能な溶剤である必要があり、その点から、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、および、イソプロパノールなどのアルコール類が好ましく用いられる。無電解めっき浴に用いられる金属の種類としては、銅、すず、鉛、ニッケル、金、銀、パラジウム、および、ロジウムが知られており、中でも、導電性の観点からは、銅、銀、または、金が好ましく、銅がより好ましい。また、上記金属に合わせて最適な還元剤、添加剤が選択される。
無電解めっき浴への浸漬時間としては、1分〜6時間程度であることが好ましく、1分〜3時間程度であることがより好ましい。
なお、上述したように、本工程においては、上記無電解めっき処理の後に、必要に応じて、電解めっき処理を行うことができる。このような態様では、形成されるパターン状の金属層の厚みを適宜調整可能である。
電解めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、電解めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、および、亜鉛などが挙げられ、導電性の観点から、銅、金、または、銀が好ましく、銅がより好ましい。
また、電解めっきにより得られる金属層の膜厚は、めっき浴中に含まれる金属濃度、または、電流密度などを調整することで制御することができる。
なお、上記では金属イオンを付与する態様について述べたが、この態様に限定されず、金属微粒子などの公知のめっき触媒を使用してもよい。
また、金属層を構成する金属の種類は特に制限されず、例えば、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、および、亜鉛などが挙げられ、導電性の観点から、銅、金、または、銀が好ましく、銅または銀がより好ましい。
金属層のパターン形状は特に制限されないが、金属層はパターン状被めっき層上に配置されるため、パターン状被めっき層のパターン形状によって調整され、例えば、メッシュパターンなどが挙げられる。メッシュパターンの金属層は、タッチパネル中のセンサー電極として好適に適用することができる。金属層はパターン形状がメッシュパターンの場合、メッシュパターン内の格子(開口部)の一辺の長さWの範囲、格子の形状の好適態様、および、金属層の線幅は、上述したパターン状被めっき層の態様と同じである。
上記導電性フィルムの実施形態の他の一例として、基板上にプライマー層がさらに含まれていてもよい。より具体的には、図3の導電性フィルム100’に示すように、基板12上にプライマー層40がさらに隣接して配置されていてもよい。基板とパターン状被めっき層との間にプライマー層が配置されることにより、両者の密着性がより向上する。
プライマー層の材料は特に制限されず、基板との密着性が良好な樹脂であることが好ましい。樹脂の具体例としては、例えば、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもまたそれらの混合物でもよく、例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、および、イソシアネート系樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルイミド、および、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、シアノ基を含有する樹脂を使用してもよく、具体的には、ABS樹脂、または、特開2010−84196号〔0039〕〜〔0063〕記載の「側鎖にシアノ基を有するユニットを含むポリマー」を用いてもよい。
また、NBRゴム(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)またはSBRゴム(スチレン・ブタジエンゴム)などのゴム成分を用いることもできる。
共役ジエン化合物由来の繰り返し単位の好適態様の一つとしては、ブタジエン骨格を有する化合物が重合反応することで生成する繰り返し単位が挙げられる。
上記共役ジエン化合物単位は水素添加されていてもよく、水素添加された共役ジエン化合物単位を含む場合、金属層の密着性がより向上し好ましい。つまり、共役ジエン化合物由来の繰り返し単位中の二重結合が水素添加されていてもよい。
水素添加されていてもよい共役ジエン化合物単位を有するポリマーには、上述した相互作用性基が含まれていてもよい。
このポリマーの好適な態様としては、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、カルボキシル基含有ニトリルゴム(XNBR)、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレンゴム(NBIR)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、または、これらの水素添加物(例えば、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム)などが挙げられる。
塗布方法における加熱温度と時間は、塗布溶剤が充分乾燥し得る条件を選択すればよいが、製造適性の点からは、加熱温度200℃以下、時間60分以内の範囲の加熱条件を選択することが好ましく、加熱温度40〜100℃、時間20分以内の範囲の加熱条件を選択することがより好ましい。なお、使用される溶剤は、使用する樹脂に応じて適宜最適な溶剤(例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン)が選択される。
上記処理により得られた金属層を有する導電性フィルムは、種々の用途に適用でき、タッチパネル(または、タッチパネルセンサー)、半導体チップ、各種電気配線板、FPC(Flexible printed circuits)、COF(Chip on Film)、TAB(Tape Automated Bonding)、アンテナ、多層配線基板、および、マザーボード等の種々の用途に適用することができる。なかでも、タッチパネルセンサー(静電容量式タッチパネルセンサー)に用いることが好ましい。上記導電性積層体をタッチパネルセンサーに適用する場合、導電性フィルム中の金属層がタッチパネルセンサー中の検出電極または引き出し配線として機能する。
なお、本明細書においては、タッチパネルセンサーと、各種表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置)を組み合わせたものを、タッチパネルと呼ぶ。タッチパネルとしては、いわゆる静電容量式タッチパネルが好ましく挙げられる。
イソプロパノール中に、ポリアクリル酸(粘度8000〜12000cp、 和光純薬工業株式会社製)と、多官能モノマーとして4官能アクリルアミドA(下記式(4)の「R」が全てメチル基で表されるモノマー。特許第5486536号公報にしたがって合成。)と、単官能モノマーとして単官能アクリルアミド(N−t−ブチルアクリルアミド)とを1:0.33:0.33の固形分質量比で溶解させ、続いて上記多官能モノマーおよび単官能モノマーの合計質量に対して5wt%となるようにirgacure127(重合開始剤(BASF社製))を溶解させ、固形分濃度3質量%の被めっき層形成用組成物(以下「組成物」ともいう)を調製した。
結果、パターン状被めっき層(以後、単に「パターン」とも称する)全域が銅メッキによって被覆された金属層(金属配線)を有する導電性フィルムが得られた。得られた金属層(金属配線)について、以下の方法により、抵抗値の評価およびパターン状被めっき層と金属層との密着性評価をそれぞれ行った。
上述したフォトマスクにより、20個のパッド部と、それらを2個ずつ接続する、互いに独立した10本の金属配線(細線幅:4μm)と、を基板上に形成した。テスターを用いてパッド間の抵抗値を測定し、その平均値を算出した。
以下の基準に従って、評価した。結果を表1に示す。
「A」:抵抗値が十分に低い。
「B」:抵抗値が低い。
「C」:抵抗値がやや高い。
「D」:抵抗値が高い。
セロハンテープ剥離試験を行った。セロハンテープ(「CT24」ニチバン社製)を用い、導電性フィルムの金属層側にセロハンテープフィルムを指の腹で押圧して密着させた後、セロハンテープを剥離した。
以下の基準に従って、評価した。結果を表1に示す。
「A」:金属層/パターン状被めっき層間の密着が良好である。
「B」:金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好である。
「C」:金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや弱い領域がある。
「D」:金属層/パターン状被めっき層間の密着は弱く、テープ剥離試験で界面剥離した。
実施例1と同様に被めっき層前駆体層を成膜し、線幅を1μm以下にパターニングした後、銅めっき処理した。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例3>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:0.33とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例4>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:0.15とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例5>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:0.10とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値はやや高く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例6>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:8とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例7>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:50とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:150とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例9>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:500とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例10>
4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比を1:1000とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや弱い領域が見られた。
<実施例11>
ポリマーと混合モノマー(4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比は1:1とする)の混合比を1:0.20とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例12>
ポリマーと混合モノマー(4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比は1:1とする)の混合比を1:0.10とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、めっき速度がやや遅く、パターン全域が銅メッキによって被覆されるためにはめっき時間を延長する必要があった。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例13>
ポリマーと混合モノマー(4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比は1:1とする)の混合比を1:8とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
ポリマーと混合モノマー(4官能アクリルアミドAと単官能アクリルアミドの混合比は1:1とする)の混合比を1:10とし、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、めっき速度がやや遅く、パターン全域が銅メッキによって被覆されるためにはめっき時間を延長する必要があった。抵抗値は低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例15>
単官能モノマーとしてイソプロピルアクリルアミドを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例16>
単官能モノマーとしてジアセトンアクリルアミドを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例17>
単官能モノマーとしてヒドロキシメチルアクリルアミドを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<実施例18>
単官能モノマーとしてN−ブトキシメチルアクリルアミドを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
単官能モノマーとして2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸を用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値はやや高く、金属層/パターン状被めっき層間の密着はやや良好であった。
<実施例20>
多官能モノマーとして2官能アクリルアミドB(下記式(B)で表されるモノマー。公開技報2013−502632の段落[0187]にしたがって合成。)、単官能モノマーとしてジアセトンアクリルアミドを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。配線パターンの抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
実施例20において多官能モノマーと単官能モノマーの混合比を1:10とした以外はと同様の組成で、実施例14と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は十分に低く、金属層/パターン状被めっき層間の密着も良好であった。
<比較例1>
モノマーとしてN,N’−メチレンビスアクリルアミドのみを用い、実施例1と同様に成膜、めっき処理を行った。結果、パターン全域が銅メッキによって被覆された金属配線が得られた。抵抗値は高く、金属層/パターン状被めっき層間の密着は弱く、テープ剥離試験で界面剥離した。
実施例1、実施例15〜20の比較から、単官能モノマーとして上述した式(1)で表される化合物を使用した場合、より効果に優れることが確認された。
また、実施例1、実施例3〜10の比較から、多官能モノマーの含有量と単官能モノマーの含有量を特定比(多官能モノマー100質量部に対して、単官能モノマーの含有量が15〜50000質量部であることがより好ましく、30〜20000質量部であることがさらに好ましく、100〜15000質量部が特に好ましい。)で調製することで、より効果に優れることが確認された。
また、実施例1、実施例11〜14の比較から、金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーの含有量と、多官能モノマーおよび単官能モノマーの総含有量とを特定比(金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマー100質量部に対して、多官能モノマーおよび単官能モノマーの総含有量を50〜500質量部とすることが好ましい。)で調製することで、より効果に優れることが確認された。
なお、所定の成分を使用していない比較例1は特許文献1の実施例10の態様に該当し、この態様では所望の効果が得られないことが確認された。
50 パターン状被めっき層付きフィルム
12 基板
20 パターン状被めっき層
22 金属層
30 塗膜(被めっき層前駆体層)
40 プライマー層
100, 100’ 導電性フィルム
Claims (13)
- 金属イオンと相互作用する基を有する非重合性ポリマーと、
2以上の重合性官能基を有する多官能モノマーと、
単官能モノマーと、
重合開始剤と、
を含む、被めっき層形成用組成物。 - 前記ポリマーが、カルボン酸基またはスルホン酸基を含む繰り返し単位を有する、請求項1に記載の被めっき層形成用組成物。
- 前記ポリマーがポリ(メタ)アクリル酸である、請求項1または2に記載の被めっき層形成用組成物。
- 前記多官能モノマーおよび前記単官能モノマーの少なくともいずれか一方が(メタ)アクリルアミド基を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物。
- 前記単官能モノマーが、下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物。
R0は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、R1は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルキル基、または、エーテル基、カルボニル基、カルボキシル基およびヒドロキシ基から選ばれる置換基を部分的に有する炭化水素鎖を表す。 - 前記多官能モノマーが4官能(メタ)アクリルアミドを少なくとも含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物。
- 前記単官能モノマーの含有量が、前記多官能モノマー100質量部に対して10〜100000質量部である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物。
- 前記多官能モノマーおよび前記単官能モノマーの総含有量が、前記ポリマー100質量部に対して10〜1000質量部である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物。
- 基板と、前記基板上に請求項1〜8のいずれか1項に記載の被めっき層形成用組成物により形成された被めっき層前駆体層と、を有する被めっき層前駆体層付きフィルム。
- 前記基板と前記被めっき層前駆体層との間にプライマー層を有する、請求項9に記載の被めっき層前駆体層付きフィルム。
- 請求項9または10に記載の被めっき層前駆体層付きフィルムにおける前記被めっき層前駆体層をエネルギー付与によりパターン状に硬化してパターン状被めっき層を形成した、パターン状被めっき層付きフィルム。
- 請求項11に記載のパターン状被めっき層付きフィルムの前記パターン状被めっき層上に金属層を積層してなる、導電性フィルム。
- 請求項12に記載の導電性フィルムを含む、タッチパネル。
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